新聞——如何選擇合適的量塊進行高精度校準

量塊（通常稱為量塊）是全球尺寸計量學的主要物理標準。所有千分尺校準、高度規歸零以及座標測量機（CMM）軸審核的尺寸淵源可以追溯到用雷射干涉儀驗證的量塊堆疊。

選擇錯誤的材料或精度等級會引入細微的熱誤差、擠壓失效和不必要的磨損。例如，一套用於環境控制實驗室的K級校準套件，如果被放置在油膩的車間環境中，其性能會迅速下降；而一套用於高精度比較儀設置的經濟型鋼製校準套件，則會引入不可接受的不確定性。

了解精度等級、材料物理和擠壓動力學，可確保您的品質設定保持不間斷的計量可追溯性鏈。

1. 選擇適當的精度等級（ISO 3650 / ASME B89.1.9）

國際標準根據長度偏差和平整度公差將量塊分為四個主要等級：

+------------------+------------------------------------+------------------------------------+ | 精度等級 | 主要應用 | 工作環境 | +----------------+------------------------------------+------------------------------------+ | K 級（校準） |實驗室校準主參考 |嚴格實驗室（20°C ±0.1°C 至 ±0.2°C） |設定車間用千分錶/高度規 | 潔淨質量站（20°C ±1.0°C） | | 2 級 | 粗加工工具與車間設定 | 一般機械加工車間 | +------------------+------------------------------------+------------------------------------+

K級（校準級）

K級量塊具有最嚴格的長度和平行度公差，但它們不用於日常測量。它們的唯一用途是校準工作量塊（0級或1級）。使用K級量塊的實驗室需要高精度干涉儀或機械比較儀來捕捉微英寸級的偏差。

0年級和1年級

0級標準塊在溫控檢測室內作為工作參考標準，用於校準千分尺、定位環和電子探針。 1級標準塊則用於車間現場的一般精密檢測，因為車間的溫度波動範圍適中。

2. 材質選擇：鋼、硬質合金和陶瓷

選擇合適的材料需要平衡熱膨脹相容性、耐磨性和耐腐蝕性。

+--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | 材料特性 | 鋼（合金） | 碳化鎢 | 陶瓷（氧化鋯） | +--------------------------+-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | 熱係數 | ~11.5 x 10^-6 /°C ~4.4. 10.0 x 10^-6 /°C | | 硬度/耐磨壽命 | 基準（中） | 極高（約 10 倍） | 優異（約 15 倍） | | 耐腐蝕性 | 低（需要油） | 高 | 惰性（防鏽） | | 毛邊性能 | 產生金屬毛刺 | +------------------------+-----------------------+---------------------------------+---------------------+

鋼

鋼材仍然是傳統且經濟實惠的選擇。其熱膨脹係數與常用鋼製機械零件的熱膨脹係數非常接近，從而最大限度地減少了車間檢測過程中因熱膨脹係數差異造成的誤差。然而，鋼材需要持續塗油以防止生鏽，並且在接觸砂礫時容易被刮傷。

碳化鎢

硬質合金的耐磨性約為工具鋼的十倍。其高密度和抗刮擦性使其成為大批量檢測站的理想選擇。然而，其較低的熱膨脹係數（~4.5 × 10⁻⁶/℃）使得在溫度高於20℃的條件下測量鋼製零件時，需要仔細考慮熱修正係數。

氧化鋯陶瓷

氧化鋯陶瓷已成為現代品質實驗室的首選材料。陶瓷塊完全防鏽、無磁性且不易產生微毛邊。陶瓷塊掉落後不會產生毛刺，只會乾淨俐落地崩裂，而不會傷害周圍的平面。此外，其熱膨脹係數（~9.8 × 10⁻⁶/℃）與鋼材非常接近，簡化了溫度補償計算。

3. 擰乾現象和表面質量

擠壓——即在輕微壓力下將兩個乾淨、扁平的量塊滑動在一起，使其無需外部緊固件即可粘合的過程——依賴於超薄液膜上的超扁平分子接觸和分子吸引力。

環狀結構 A 塊（上）[==============================]=" ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ <-- 超薄油膜（奈米級） B 塊（下）[============================]=" --> 分子間吸引力 + 大氣壓力將各塊緊密地結合在一起。

成功的壓緊需要完美的表面形貌。如果量塊底座或測量面有刮痕毛邊、空氣中的灰塵或油膜積聚，壓緊間隙會增加數百奈米，導致0級校準失效。

在我們的濟南生產基地，為確保內部測量標準的校準精度，我們採用陶瓷和鋼製量塊搭配ZHHIMG®黑色花崗岩檯面（密度≈3100 kg/m³）。由於高密度花崗岩在我們10,000平方米的恆溫車間內提供了惰性、非磁性且經過微研磨的基底，技術人員可以對量塊進行擠壓和驗證，而不會受到地面振動幹擾，從而保證長度讀數的準確性。

4. 校準可追溯性和環境控制

如果你的測量環境缺乏環境穩定性和計量溯源性，那麼購買高品質的測量區塊意義不大。

溫度浸泡：校準或鎖緊前，請將工件和試片在溫控實驗室（20℃）中浸泡至少2至4小時。用裸手直接接觸試塊會瞬間傳遞體溫，導致100毫米的試塊在幾秒鐘內膨脹1微米。務必使用絕緣鉗或棉手套。
國家實驗室可追溯性：確保校準證書來自可追溯至國家計量院（NIM、PTB、NPL 或 NIST）的認可機構。 ZHHIMG 所使用的所有設備標準均附有經認可的省級和國家級計量機構出具的校準驗證證書。
清潔方法：使用前後，請用光學級無水酒精和無絨布擦拭清潔積木。鋼製積木在存放前必須塗上一層薄薄的無酸凡士林。